JPH06320722A - 多重インクジェット・プリントカートリッジの位置合わせ装置及び方法 - Google Patents

多重インクジェット・プリントカートリッジの位置合わせ装置及び方法

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JPH06320722A JP6115979A JP11597994A JPH06320722A JP H06320722 A JPH06320722 A JP H06320722A JP 6115979 A JP6115979 A JP 6115979A JP 11597994 A JP11597994 A JP 11597994A JP H06320722 A JPH06320722 A JP H06320722A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 多重インクジェット・プリンタ／プロッタの
ペンの機械的な位置合わせ誤差によって生じる、Ｘ方向
及びＹ方向のオフセットを補正する。 【構成】 キャリッジ・アセンブリと、キャリッジ・ア
センブリを走査軸（Ｘ軸），媒体軸（Ｙ軸）で移動する
ための第１，第２動力装置と、第１軸内のキャリッジ・
アセンブリの位置を検出し、それに応動して位置エンコ
ーダ信号を供給する第１位置エンコーダと３１２、タイ
ミング信号に応動してインクジェット・カートリッジ内
のノズルが媒体上にインクを噴射して画像を作成するよ
うにさせるための電気信号を供給する制御装置３１４
と、画像を光学的に検出し、それに応動して検出された
信号のセットを供給するセンサ２００と、位置エンコー
ダ信号に応動して検出された信号をサンプリングし、そ
れに応動して修正されたタイミング信号を供給するプロ
セッサ３０６、とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプリンタ／プロッタに適
用されるインクジェット・プリントカートリッジの位置
合わせ装置及び方法に関し、特に多色動作用の複数のペ
ンを有するインクジェット・プリンタ及びプロッタに適
用される上記装置及び方法に関する。
【０００２】ここでは本発明を特定の用途の実施例を参
照して説明するが、本発明はそれらの実施例に限定され
ないことは勿論である。ここに教示する内容に触れたこ
の分野の専門家は、本発明の範囲内、及び本発明が特に
有用なその他の分野でのその他の修正、用途及び実施例
を理解することができる。
【０００３】
【技術背景】ヒューレット・パッカード社から市販され
ているようなインクジェット・プリンタ／プロッタは従
来形のＸ−Ｙプロッタよりも動作速度が大幅に向上して
いる。インクジェット・プリンタ／プロッタは代表的に
はノズルのアレイを有するペンを備えている。ペンは連
続する横断幅でページを横切って移動するキャリッジ上
に装着される。各インクジェット・ペンはヒータ回路を
有しており、これが駆動されると関連するノズルからイ
ンクが噴射される。ペンが所定位置の上方に位置決めさ
れると、インクの噴射がノズルから行われてて、所望の
位置にインクのピクセルが供給される。このようにして
作成されたピクセルの寄せ集めが所望の合成画像を形成
する。
【０００４】インクジェット技術はこの分野では公知で
ある。例えば、その教示内容が本明細書に組み入れられ
ている、１９８９年１０月３日付でＷ．Ａ．バスカーク
等に付与された米国特許第４，８７２，０２７号「識別
可能で交換可能なヘッドを有するプリンタ」及び１９９
０年１０月２３日付でＭ．Ｓ．ヒックマンに付与された
米国特許第４，９６５，５９３号「ドット・プリンタの
プリント品質」を参照されたい。
【０００５】最近では、複数個の、多様なカラーのイン
クジェット・ペンを備えたフルカラーのインクジェット
・プリンタ／プロッタが開発されている。代表的なイン
クジェット・プリンタ／プロッタは４個のインクジェッ
ト・ペンを有しており、すなわち一つは黒インクを蓄積
するペンであり、他の３つは例えばマゼンタ、シアン及
びイエローのようなカラー・インクを蓄積しているペン
である。任意の特定のカラーを得るために３つのカラー
・ペンからのカラーが混合される。
【０００６】ペンは代表的にはプリンタ／プロッタのキ
ャリッジ上に装着されたアセンブリ内の装着部に実装さ
れる。キャリッジ・アセンブリはインクジェット・ペン
を位置決めし、通常は、インクジェット・ペン内のヒー
タ回路にインタフェースするのに必要な回路を保持して
いる。
【０００７】フルカラーのプリント及びプロッティング
では個々のペンからのカラーが媒体に精密に適用される
ことが必要である。しかしながら、従来形のインクジェ
ット・プリンタ／プロッタのペンの機械的な位置合わせ
誤差によってＸ方向（媒体もしくは用紙軸）及びＹ方向
（走査もくしはキャリッジ軸）にオフセットが生ずる。
キャリッジ・アセンブリのこのような位置合わせ誤差は
個々のペンによって供給されるプリント画像の位置合わ
せ誤差として表れる。更に、キャリッジの速度、プラテ
ンの湾曲、及び／又はノズルからの噴霧状態により、そ
の他の位置合わせ誤差が生ずることがある。
【０００８】ペンを位置合わせするための従来の方法の
一つには光学式インク滴検出器を使用することが含まれ
る。この技術は本明細書に教示内容が組み入れられてい
る１９９０年５月１日にコブス等に付与された米国特許
第４，９２２，２７０号「多重ペンを使用した熱インク
ジェット・プリントシステムにおけるペン相互間のオフ
セットの判定と補償」に開示され、特許請求されてい
る。光学式インク滴検出器は各インク滴がペンを離れる
際のインク滴の位置を検出するものである。次にこのシ
ステムはプリント媒体上でのインク滴の衝突点を算出す
る。しかしながら、実際の衝突点は角差により、算出さ
れた衝突点と大幅に異なる場合がよくある。この角差は
インクが噴射される際の走査軸内でのペンの移動に起因
する。すなわち、インク滴が噴射される時点とインク滴
が媒体に衝突する時間には遅れがある。この飛行時間の
遅れによってインク滴は角経路を媒体の方向に横切る。
精密に算出して修正しないと、それによってプリント画
像に歪みが生ずることがある。しかし、これまでは精密
な算出と修正を達成することが困難であったので、前記
の技術は現在のフルカラー印刷用の生産仕様には不適切
であるとされていた。
【０００９】別の従来の方法では、画像の位置合わせ誤
差の程度を判定するために、テスト・パターンがプリン
トされ、プリント画像が光学的に検出される。この技術
は（明示内容が本明細書に組み入れられている）１９９
１年１０月３１日にロバート．Ｄ．ハーゼルバイによっ
て出願された米国特許出願連続番号第０７／７８６，１
４５号「プリントカートリッジ自動位置合わせセンサシ
ステム」に開示され、特許請求されている。しかし、こ
のシステムはセンサを位置合わせするために自己校正基
準パターンを作成する必要があるので動作が遅い。
【００１０】
【発明の目的】本発明は、上記のような目的を達成する
ためになされたものであって、多色、多重ペンのインク
ジェット・プリンタ／プロッタで精密な画像の重ね合わ
せを行うためのインクジェット・プリントカートリッジ
の位置合わせ装置及び方法を提供することを目的として
いる。
【００１１】
【発明の概要】上記課題は多色インクジェット・プリン
タ又はプロッタ用の改良された画像表示（即ち、多色に
おける刷り合わせないし重ね合わせ）装置あるいは方法
を提供する本発明によって達成される。本発明の装置あ
るいは方法は、多重インクジェット・カートリッジ、も
しくはペンを保持するキャリッジを備えている。各カー
トリッジは電気信号の印加に応動してインクを噴射する
ようにされた複数個のノズルを有している。第１の機構
は、キャリッジ・アセンブリを第１の（走査）軸に移動
するために設けられている。第２の機構は、プリント媒
体を第１軸に対して横向きの第２の（媒体）軸に移動さ
せるために設けられている。位置エンコーダが第１軸内
でのキャリッジ・アセンブリの位置を検出する。制御回
路が電気信号を供給し、この電気信号によって、インク
ジェット・カートリッジ内のノズルがタイミング信号に
応動して媒体上にインクを噴射し、テスト・パターンの
形式の画像を媒体上に作成する。本発明の装置あるいは
方法は、画像を光学的に検出し、それに応動して検出さ
れた信号のセットを供給するセンサ・モジュールを備え
ている。検出された信号は修正されたタイミング信号を
供給するために、エンコーダ信号の位置に従ってサンプ
リングされる。
【００１２】特定の実施例では、テスト・パターンはセ
ンサ・モジュール内の光源によって照射される。その光
源は当該のカラー帯域にスペクトル・エネルギを有して
いる。テスト・パターンは複数の画像を含んでおり、こ
れらの画像がセンサ・モジュールによって走査される
と、これらの画像によって、モジュールが所定の周波数
の出力信号を生成することが可能になる。出力信号はノ
ズルを駆動するための修正されたタイミング信号を供給
するためにサンプリングされ、処理される。パターンの
位置を検出することによって、特定のペンの位置合わせ
誤差を修正できる。
【００１３】
【実施例】本発明の有利な明示内容を開示するため添付
図面を参照しつつ実施例と応用例を以下に説明する。
【００１４】図１は本発明の教示内容を組み入れた大型
の熱インクジェット・プリンタ／プロッタの透視図であ
る。プリンタ１０はスタンド１４上に実装されたハウジ
ング１２を備えている。ハウジングは左右の駆動機構の
囲い体１６，１８を有している。制御パネル２０が右の
囲い体１８上に実装されている。透明カバー２２の下に
点線で示したキャリッジ・アセンブリ１００は、これも
点線で示したキャリッジ棒２４に沿って往復運動するよ
うに構成されている。後に詳述するエンコーダストリッ
プ（コードストリップとも言う）１２０（図示せず）に
対する水平軸（すなわちキャリッジ走査軸）内のキャリ
ッジ・アセンブリ１００の位置はキャリッジ位置決め機
構１１０（図示せず）によって決定される。紙のような
プリント媒体３０は媒体軸駆動機構（図示せず）によっ
て垂直に（すなわち媒体軸に沿って）位置決めされる。
この分野では一般的であるように、媒体軸は「ｘ」軸で
表記され、走査軸は「ｙ」で表記される。
【００１５】図２はキャリッジ・アセンブリ１００と、
キャリッジ位置決め機構１１０と、エンコーダストリッ
プ１２０との透視図である。キャリッジ位置決め機構１
１０はキャリッジ位置決めモータ１１２を備えており、
このモータからは小型ベルト１１６を駆動する軸１１４
が延びている。小型ベルト１１６を介して、キャリッジ
位置決めモータがその軸１１８を介して遊び車１２２を
駆動する。引き続き、遊び車１２２は第２遊び車１２６
によって固定されたベルト１２４を駆動する。ベルト１
２４はキャリッジ１００に取り付けられ、キャリッジ内
を滑動するようにされている。
【００１６】走査軸内のキャリッジ・アセンブリの位置
はコードストリップ１２０を用いて精密に決定される。
コードストリップ１２０は一端が第１支持体１２８によ
って固定され、他端が第２支持体１２９によって固定さ
れている。コードストリップ１２０は、その教示内容が
本明細書に組み入れられている、ウィルコックス等によ
る１９９１年１０月３０日出願の継続出願第０７／７８
５，３７６号「大型の画像関連装置における改良形のコ
ードストリップ」に開示され、特許請求されている態様
で実施することができる。この参考文献に開示されてい
るように、光学式読取り器（図示せず）がキャリッジ・
アセンブリ上に配設され、後述する方法で最適な画像の
表示（重ね合わせ或いは刷り合わせ）を達成するために
本発明が利用するキャリッジ位置信号を供給する。
【００１７】図３は本発明のプリンタで使用される媒体
位置決めシステム１５０の簡略化された透視図である。
媒体位置決めシステム１５０は媒体ローラ１５４と同軸
のモータ１５２を含んでいる。媒体ローラ１５４の位置
は媒体位置エンコーダ１５６によって決定される。媒体
位置エンコーダ１５６は内部に複数個のアパーチャ１５
９を有するディスク１５８を含んでいる。光学式読取り
器１６０はローラ１５４、ひいては媒体３０の位置の決
定を容易にする複数の出力パルスを供給する。位置エン
コーダはこの分野で公知である。例えば、ホワード．
Ｃ．エプスタイン等著「経済的な高性能光学エンコー
ダ」（ヒューレット・パッカード・ジャーナル、１９８
８年１０月号、９９〜１０６ページ）を参照されたい。
【００１８】媒体及びキャリッジ位置情報は、本発明の
ペン位置合わせ技術と連携して利用されるために、キャ
リッジ・アセンブリ１００（図２）上に配設された回路
板１７０上のプロセッサに供給される。（ここでは、ペ
ン及びカートリッジの用語はこの分野では一般的である
ように互換的に用いられる。）
【００１９】図１に戻ると、プリンタ１０は例えば黒、
イエロー、マゼンタ及びシアンの異なるカラーのインク
をそれぞれ蓄積する４個のインクジェット・ペン１０
２，１０４，１０６及び１０８を有している。キャリッ
ジ・アセンブリ１００がｘ及びｙ軸に沿って媒体３０に
対して相対移動されると、熱インクジェット・カートリ
ッジペン内の選択されたノズルが駆動され、インクが媒
体３０に噴射される。３色のインクジェット・ペンから
のカラーは、別の任意の特定のカラーを得るために混合
される。
【００２０】図４はセンサ・モジュール２００を示した
本発明のキャリッジ・アセンブリ１００の右底部の透視
図である。キャリッジ・アセンブリ１００はインクジェ
ット・ペンを位置決めし、インクジェット・ペン内のヒ
ータ回路にインタフェースするのに必要な回路を保持し
ている。キャリッジ・アセンブリ１００は、前部スライ
ダ１０３と後部スライダ１０５の上で往復運動するよう
にされたキャリッジ１０１を含んでいる。第１ペン・カ
ートリッジ１０２がキャリッジ１０１の第１装着部内に
実装されている。各ペンのインクジェット・ノズル１０
７がセンサ・モジュール２００と同列であることに留意
されたい。
【００２１】前述したように、フルカラーのプリントと
プロッティングには個々のペンからのカラーが媒体に精
密に適用されることが必要である。そのためにはキャリ
ッジ・アセンブリを精密に位置合わせする必要がある。
ところが、従来形のインクジェット・プリンタ／プロッ
タでは用紙のスリップ、用紙の逸れ、及びペンの機械的
な位置合わせ誤差によって、ｘ方向（媒体、すなわち用
紙軸）、及びｙ方向（走査、すなわちキャリッジ軸）に
オフセットが生ずる。キャリッジ・アセンブリのこのよ
うな位置合わせ誤差は個々のペンにより供給されるプリ
ント画像の重ね合わせ誤差として表れる。多色プリント
では各カートリッジからの画像の重ね合わせの精度が１
０００分の１インチ（すなわち１ミル）未満である必要
があるので、上記の誤差は一般に許容されない。
【００２２】これまでの説明から明らかなように、また
後で詳述するように、いずれかのカートリッジが配分さ
れると、選択されたペン内の選択されたノズルの駆動に
よってテスト・パターン４０が作成される。テスト・パ
ターンは図５に拡大されて図示されている。テスト・パ
ターン４０が作成され、精密な画像の重ね合わせを行う
ために利用される態様については後でより詳細に説明す
る。
【００２３】図２に最も明解に示すように、光学式セン
サ・モジュール２００はキャリッジ・アセンブリ２００
上に実装されている。光学式センサは公知である。例え
ば、その教示内容が本明細書に組み入れられている、１
９９２年１２月８日にボーチャンプ等に付与された米国
特許第５，１７０，０４７号「プロッタのペンを確認す
るための光学式センサ」を参照されたい。
【００２４】センサ・モジュール２００はテスト・パタ
ーンを光学的に検出し、その上の画像の重ね合わせを示
す電気信号を回路板１７０上のプロセッサに供給する。
【００２５】図６（ａ）は本発明の装置あるいは方法で
利用されるセンサ・モジュール２００の右前部からの透
視図である。センサ・モジュール２００は第１及び第２
の取り付けねじを受けるようにされた２つの突起部２１
２及び２１４を有する外部ハウジング２１０を含んでい
る。外部ハウジング２１０はモジュール２００を静電放
電（ＥＳＤ）から保護する。
【００２６】図６（ｂ）はセンサ・モジュール２００の
右後部からの透視図である。
【００２７】図７は外部ハウジング２１０と内部アセン
ブリ２２０とを示すために部分的に分解されたセンサ・
モジュールの右後部からの透視図を示している。内部ア
センブリ２２０は外部ハウジング２１０内に保持される
ようにされている。可撓回路２１６が内部ハウジング２
２０内に配設されている。可撓回路２１６は後により詳
細に説明するように、増幅器と、センサ・モジュールを
プロセッサ回路にインタフェースするための接点とを含
んでいる。
【００２８】図８は部分的に分解した本発明のセンサ・
モジュール２００の内部アセンブリ２２０の右側後部か
らの透視図である。図８に示すように内部アセンブリ２
２０は光学素子ホルダ２２２とカバー２２４を含んでい
る。
【００２９】図９は部分的に分解した本発明のセンサ・
モジュールの光学素子ホルダ２２２の右後部からの透視
図である。図９に示すように、光学素子ホルダ２２２は
位相板２３０に対して固定位置に第１レンズ２２８及び
第２レンズ２２８を保持するようにされている。図８に
戻ると、第１発光ダイオード（ＬＥＤ）２３２及び第２
ＬＥＤ２３４が光電検出器２４０及び増幅器、及びその
他の素子（図示せず）と共に可撓回路２１６上に実装さ
れている。発光ダイオードと光電検出器は従来形の設計
であり、ペン１０２〜１０８（偶数に限られる）によっ
て供給されるインクカラーの周波数を包含する帯域幅を
有している。ＬＥＤ２３２及び２３４は第１開口２３２
及び第２開口２３４のそれぞれによって、ある角度を以
てホルダ２２２のカバー２２４内に保持されている。カ
バー２２４はカバー２２４内の第１開口２３５及び第２
開口２３６のそれぞれを経て延び、ホルダ２２２内のね
じ山（図示せず）によって受けられている第１のねじ２
３１及び第２のねじ２３３によってホルダ２２２に固定
されている。
【００３０】センサ・モジュールの部品の機能関係につ
いては図１０の概略図に示されている。ＬＥＤ２３２及
び２３４からの光エネルギは媒体３０上のテスト・パタ
ーン４０に衝突し、第１レンズ２２６及び第２レンズ２
２８のそれぞれと、位相板２３０とを経て光電検出器２
４０に反射される。レンズ２２６及び２２８は位相板２
３０を介してエネルギを光電検出器２４０上に集束す
る。位相板２３０はプラスチック又はその他の適宜の不
透明の材料から成る対称形の格子である。
【００３１】図１１（ａ）は位相板２３０の上面図であ
る。透明開口部２４２の対称形のアレイが不透明の材料
内に形成されている。本発明に従えば、図１１（ｂ）に
示すように、図５のキャリッジ軸パターン４０４及び４
０６についてのテスト・パターン４０内の線幅は位相板
２３０内の透明開口部２４２の相互間の水平間隔と等し
い。同様に、図１１（ｃ）に示すように、図５の媒体軸
パターン４０８についてのテスト・パターン４０内の線
幅は位相板２３０内の透明開口部２４２相互間の垂直間
隔と等しい。位相板２３０を使用することによって、各
運動方向でパターンを迅速に走査するために簡単で、安
価な光学機構を使用することが可能になる。
【００３２】センサ・モジュール２００がキャリッジ走
査軸又は媒体走査軸の何れかでテスト・パターン４０を
走査すると、正弦波として変化する出力信号が供給され
る。後でより詳細に説明するように、本発明の回路はこ
れらの信号を記憶し、各運動方向毎にペンの位置合わせ
状態を判定するために前記信号の位相関係が検出され
る。次に、上記システムにより、キャリッジ軸の位置合
わせ誤差、用紙軸の位置合わせ誤差及び速度及び湾曲に
起因するオフセットを修正する本発明の装置あるいは方
法における位置合わせ手順を説明する。
【００３３】位置合わせ手順の第１段階として、図５の
テスト・パターンが作成される。第１のパターン４０２
はペン１０２〜１０８（偶数に限定される）を吟味する
目的で走査軸内で作成される。第１パターン４０２は使
用される各カートリッジ毎に一つのセグメントを含んで
いる。例えば、第１のセグメント４１０はイエローであ
り、第２のセグメント４１２はシアンであり、第３のセ
グメント４１６はマゼンタであり、第４のセグメント４
１８は黒である。
【００３４】次に、第２、第３及び第４のパターン４０
４，４０６及び４０８がそれぞれ作成される。第２パタ
ーン４０４は速度と湾曲に起因するペンのオフセットを
試験するために使用される。第３パターン４０６はキャ
リッジ走査軸内での位置合わせ誤差を試験するために使
用される。第４パターン４０８は媒体軸内の位置合わせ
誤差を試験するために使用される。本発明はそのキャリ
ッジ及び媒体走査軸の位置合わせ技術を参照することに
よって最も明解に理解される。
【００３５】〔キャリッジ（走査）軸内でのペンのオフ
セットの修正〕キャリッジ走査軸位置合わせパターン４
０６は、各ペンに複数個の水平間隔を隔てた垂直バーを
プリントさせることによって作成される。前述したよう
に、バーの厚さは相互間の間隔に等しく、この間隔は
又、位相板２３０内の透明開口部の幅と、開口部相互の
間隔に等しい。第３のパターン４０６内では、第１セグ
メント４２０はシアンであり、第２セグメント４２２は
マゼンタであり、第３セグメント４２４はイエローであ
り、第４セグメント４２６は黒である。
【００３６】キャリッジ走査軸内のペンの位置合わせ誤
差は図１２に示されており、この図はキャリッジ走査軸
に沿って移動するように媒体３０の上方の高さ「ｈ」の
位置に位置決めされた第１、第２、第３及び第４のイン
クジェット・カートリッジ１０２，１０４，１０６及び
１０８の正面図である。公知のとおり、カートリッジ間
の距離Ｄ１２，Ｄ２３及びＤ３４は、装置の製造時の機
械的公差及び欠陥によって変化する。その結果、別のカ
ートリッジに対する一つのカートリッジのインク滴の位
置の不都合な変位が生ずる。
【００３７】キャリッジ走査軸内でのペンの位置合わせ
誤差はセンサ・モジュール２００でキャリッジ走査軸に
沿って第３パターン４０６を走査することによって修正
される。センサ・モジュール２００が第３パターン２０
０を照射すると、このセンサ・モジュールのレンズ２２
６及び２２８（図９参照）が画像を位相板２３０及び光
電検出器２４０上に集束させる。これに応動して、光電
検出器２４０は位相板とテスト・パターン４０６との数
学的畳み込み（ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎ）である正弦波
出力信号を生成する。
【００３８】図１３は本発明の位置合わせ装置あるいは
方法で使用される電子回路３００の構成図である。回路
３００は増幅・ろ波回路３０２と、アナログ／ディジタ
ル・コンバータ３０４と、スレーブ・マイクロプロセッ
サ・コントローラ３０６と、サンプル・パルス発生器回
路３０８と、キャリッジ位置エンコーダ３１０と、媒体
位置エンコーダ３１２と、マスタ制御・データ処理ユニ
ット３１４と、キャリッジ・媒体軸サーボ制御機構３１
６と、ディジタル／アナログ・コンバータ３１８と、光
制御回路３２０とを備えている。センサ・モジュール２
００からの電気信号は増幅・ろ波され、スレーブ・マイ
クロプロセッサ３０６によってサンプリングされる。キ
ャリッジ位置エンコーダ３１０はキャリッジ・アセンブ
リ１００が図１及び図２のエンコーダストリップ１２０
に沿って移動するに従って、サンプル・パルスを供給す
る。サンプル・パルス発生器回路３０８は実行される試
験に応じてキャリッジ位置エンコーダ３１０又は媒体位
置エンコーダ３１２からのパルスを選択する。
【００３９】図１４はキャリッジ及び媒体位置エンコー
ダの横軸出力（図１において、エンコーダからの信号出
力を丸付符合Ａで示す）を示すグラフである。
【００４０】図１５はサンプル・パルス発生器回路３０
８によって生成されたサンプル・パルスを示している
（図１において丸付符合Ｂで示す）。スレーブ・マイク
ロプロセッサ３０６はサンプル・パルスを利用してアナ
ログ／ディジタル・コンバータ３０４用のサンプル制御
信号を発生する。サンプル制御パルスを受け取ると、ア
ナログ／ディジタル・コンバータ３０４は増幅・ろ波回
路３０２の出力（図１において丸付符合Ｄで示す）をサ
ンプリングする。
【００４１】上記の出力は図１６、図１７及び図１８に
示されている。センサ・モジュール２００の出力（図１
において丸付符合Ｃで示す）は図１６に示されている。
図１７は増幅・ろ波後にセンサ・モジュール２００の出
力がどのように表れるかを示している。図１８はスレー
ブ・マイクロプロセッサ・コントローラ３０６に入力さ
れるデータを供給するために増幅・ろ波回路３０２の出
力がどのようにサンプリングされるかを示している。デ
ィジタル化されたサンプルはスレーブ・マイクロプロセ
ッサ・コントローラ３０６内のそれぞれの運動方向毎に
メモリーに記憶される。マスタ制御・データ処理ユニッ
ト３１４は最小自乗適合アルゴリズム又はその他の適当
な従来の算法を用いて基準正弦波をメモリー内に記憶さ
れたサンプル・ポイントに数学的に適合させ、基準正弦
波と、検出された正弦波との位相差を計算する。位相差
の位置によって、どのカートリッジに位置合わせ誤差が
あるかが表示される。位相差の極性によって位置合わせ
誤差の方向が表示され、位相差の大きさによって位置合
わせ誤差の大きさが表示される。各カートリッジ毎のオ
フセットはマスタ制御・データ処理ユニットによって生
成され、これは機械内に記憶される。これらのオフセッ
トはアセンブリがサーボ機構（ペン・キャリッジ・媒体
軸サーボ制御機構）３１６を介してキャリッジ軸内で走
査されるときにペンの駆動を制御するために利用され
る。センサ・モジュールの光源の駆動はスレーブ・マイ
クロプロセッサ・コントローラ３０６と、ディジタル／
アナログ・コンバータ３１８と、光制御回路３２０とに
よって行われる。
【００４２】〔速度及び湾曲に起因するオフセットの修
正〕キャリッジ走査軸内で行われなければならないその
他の修正は、（１）キャリッジの速度に起因する画像の
位置合わせ誤差と、（２）プラテンの湾曲に起因する画
像の位置合わせ誤差に対してである。
【００４３】図１９は各ペン・カートリッジ１０２，１
０４，１０６及び１０８のそれぞれの熱インクジェット
・ノズルの拡大された底面図である。代表的には、１０
４個のノズルのうちの９６個（例えば番号５〜１００を
付されたノズル）だけがプリント用に使用される。残り
の８個のノズルは後で詳細に説明するようにオフセット
調整用に使用される。
【００４４】プリントヘッドが図１２に示すように媒体
３０からｈの高さで前後の方向に移動するに従って、ノ
ズルによって作成される画像は図２０に示すように最適
な画像から逸れてくる。図２０は速度に起因するオフセ
ットと、プリント画像に及ぼすプラテン湾曲の影響を示
している。速度Ｖ２が高いほど、最適な画像からの逸れ
は大きくなる。
【００４５】媒体が図３に符合１５４で示すような湾曲
したプラテンによって支持されている場合は、図２１に
示すような高さの差Δが存在する。図２１は湾曲したプ
ラテン１５４の上方のノズル１０２の拡大側面図であ
る。プラテンの湾曲に起因する高さの変動はインクが媒
体に到達するまでの遅れ時間を大きくする。これは図２
０（ｄ）に示した線の湾曲として表れ、この図で点線は
最適な画像の形状と位置を示している。
【００４６】本発明は下記に説明するように速度と湾曲
に起因するオフセットを修正する。速度に起因するオフ
セットは先ず、単一のカートリッジ（例えば黒のカート
リッジ１０２）によって、各方向で３つの異なる速度で
画像をプリントすることにより修正される。これは図５
のテスト・パターン４０の双方向パターン４０４内に４
３０〜４４０（偶数のみ）で示されている。双方向パタ
ーン４０４は各ペンに水平間隔を隔てた複数の垂直バー
をプリントさせることによって作成される。前述したよ
うに、バーの厚さはバー相互間の幅に等しく、この幅は
更に位相板２３０内の透明開口部の幅及び、開口部相互
間の間隔とも等しい。
【００４７】最初に、第１のセクション４３０が最低速
度、例えば毎秒１３．３３インチ（ｉｐｓ）の速度で右
から左へとプリントされる。次に、第２のセクション４
３２が同じ速度で左から右へとプリントされる。それか
ら、第３セクション４３２が次に高い速度（１６．６７
ｉｐｓ）で右から左に、又、第４のセクション４３６が
同じ速度で左から右へとプリントされる。最後に、最高
速度、例えば２６．６７ｉｐｓの速度で第４セクション
４３８が右から左にプリントされ、次に第６セクション
４４０が同じ速度で左から右へとプリントされる。
【００４８】次に、パターン４０４が走査され、各セク
ション毎の位相が前述の方法で決定される。測定された
セクション間の位相差によって、図２０（ｅ）に示した
ように速度に起因する誤差の修正が可能になる。
【００４９】所定の速度での走査軸内のオフセットを修
正するため、２つの進行方向と関連するパターンのセク
ション間の位相差が計算され、飛行時間の遅延値Ｂに変
換される。各速度毎の遅延Ｂは相互間の最小自乗適合線
５１０を判定するために利用される。これは図２２の遅
延対速度のグラフに示されている。この最小自乗適合計
算によって線の勾配「ｍ」及びＢの軸遮断「Ｂｏ」が生
ずる。方程式の形式では下記のように表される。
【００５０】
【数１】Ｂ＝ｍＶｃ＋Ｂｏ （１）
【００５１】ここに、ｍは勾配であり、Ｖｃは速度であ
り、ＢｏはＢの軸遮断を表す定数である。所定の速度、
Ｖｃでは、勾配ｍと定数Ｂｏが判明すればオフセットを
修正するために必要な遅延Ｂを計算できる。湾曲による
誤差の修正は付加的な遅延（例えば２５％、もしくは
１．２５×Ｂ）を加算することによって行われる。図２
０（ｆ）に示したように、これは偶然の観察者の肉眼に
よって湾曲を識別し難い画像を作成するために、セグメ
ントの湾曲した尾部を結合する効果を有している。
【００５２】〔媒体軸内の、及びペン相互間のペン・オ
フセットの修正〕画像の重ね合わせ誤差の別の原因はロ
ーラ、もしくはプラテン１５４上での用紙のスリップに
起因するものである。本発明の教示に従って、用紙もし
くは媒体のスリップの修正は先ず、図５のテスト・パタ
ーン４０に媒体軸テスト・パターン４０８をプリントす
ることによって行われる。前述のように、バーの厚さは
バー相互間の幅に等しく、この幅は更に位相板２３０内
の透明開口部の幅及び、開口部相互間の間隔とも等し
い。パターン４０８は５列の垂直間隔を隔てた水平バー
の集まり１〜５を含んでいる。各列は３行のセグメント
１〜３を有している。各列の第１の行はキャリッジ軸内
のキャリッジ・アセンブリ１００を走査し、一つのカー
トリッジ（例えばシアンのインクを含んだカートリッ
ジ）にプリントさせることによって作成される。このよ
うにして、各列は第１行にシアン色のバーを有する。第
２の行では、シアン・カートリッジ１０８が第１と第５
の列の第２の行で駆動される以外は、各列で異なるカラ
ーのカートリッジが駆動される。最後に、パターン４０
８内で各列の第３の行用にシアン色のカートリッジが駆
動される。
【００５３】媒体軸でのペンの位置合わせはセンサ・モ
ジュール２００によってパターン４０８を媒体軸に沿っ
て、列毎に走査し、且つ前述の方法で位相データＰｉｊ
を計算することによって行われる。ここにｉは行を示
し、ｊは列を示す。位相データは下記のマトリクスに記
憶される。
【００５４】
【数２】
【００５５】最適には、Ｐ１１＝Ｐ３１である。このよ
うに、第１行の位相を第３行の位相と比較することによ
って、一つのペン内の所定距離に亘る用紙のスリップ、
もしくは「移動」は下記の方法によって検出され、修正
できる。
【００５６】カラー相互間の画像の重ね合わせは下記の
ように計算される。
【００５７】
【数３】 Ｐｍ／ｃ＝（Ｐ２２−Ｐ１２）−１／２（Ｐ３２−Ｐ１２） （３） Ｐｙ／ｃ＝（Ｐ２３−Ｐ１３）−１／２（Ｐ３３−Ｐ１３） （４） Ｐｋ／ｃ＝（Ｐ２４−Ｐ１４）−１／２（Ｐ３４−Ｐ１４） （５）
【００５８】ここに、Ｐｍ／ｃはシアン・ペン１０８と
マゼンタ・ペン１０６の間の媒体軸内のペンのオフセッ
トを表し、Ｐｙ／ｃはシアン・ペン１０８とイエロー・
ペン１０４の間の媒体軸内のペンのオフセットを表し、
Ｐｋ／ｃはシアン・ペン１０８とブラック・ペン１０２
の間の媒体軸内のペンのオフセットを表す。
【００５９】ペン相互間の媒体軸内でのペン・オフセッ
トは駆動される特定のルズルを選択することによって修
正される。図１９では、例えば最初にノズル５から１０
０を全てのペン用に駆動することができる。位相差計算
の結果、第２のペン１０４のノズル３〜９８と、第３の
ペン１０６のノズル７１〜９６と、第４のペン１０８の
ノズル７〜１０２を駆動させることが必要であろう。こ
のような選択的ノズル駆動方式は媒体軸内でペンによっ
て作成される画像をオフセットする効果を有している。
【００６０】上記のように、これまで本発明を特定の用
例について説明してきた。本発明の教示内容に触れた専
門家はその範囲内で更に別の修正、用途及び実施態様が
可能であることが容易に理解できる。
【００６１】従って添付の特許請求の範囲は本発明の範
囲に含まれる任意の、又、全ての用途、修正及び実施態
様を包含するものである。
【００６２】〔好適な実施態様〕以上述べたように、本
発明の多重インクジェット・プリントカートリッジの位
置合わせ装置は、 （１）各々のカートリッジが電気信号の印加に応動して
インクを噴射するようにされた複数個のノズルを有す
る、多重インクジェット・カートリッジを保持するため
のキャリッジ・アセンブリと、前記キャリッジ・アセン
ブリを第１軸内で移動するための第１動力装置と、走査
軸である前記第１軸に対して横向きの、媒体軸である第
２軸内でプリント媒体を移動するための第２動力装置
と、前記第１軸内のキャリッジ・アセンブリの位置を検
出し、それに応動して位置エンコーダ信号を供給する第
１位置エンコーダと、タイミング信号に応動して前記イ
ンクジェット・カートリッジ内の前記ノズルが前記媒体
上にインクを噴射して画像を作成するようにさせるため
の電気信号を供給する制御装置と、前記画像を光学的に
検出し、それに応動して検出された信号のセットを供給
するセンサと、前記位置エンコーダ信号に応動して前記
検出された信号をサンプリングし、それに応動して修正
されたタイミング信号を供給するプロセッサと、から構
成されたことを特徴とする。ものである。上記（１）の
本発明の装置における、好適な実施態様は下記の通りで
ある。
【００６３】（２）前記画像が内部に複数個のバーを有
するテスト・パターンであることを特徴とする，（１）
に記載の位置合わせ装置。
【００６４】（３）前記センサが前記テスト・パターン
を照射する装置を含んだことを特徴とする（２）に記載
の位置合わせ装置。
【００６５】（４）前記テスト・パターンを照射する前
記装置が前記多色スペクトル・エネルギ分布を伴う光源
を含んだことを特徴とする（３）に記載の位置合わせ装
置。
【００６６】（５）前記センサが前記テスト・パターン
から反射したエネルギを検出する装置を含んだことを特
徴とする（４）に記載の位置合わせ装置。
【００６７】（６）前記テスト・パターンから反射した
エネルギを検出する前記装置が光電検出器を含んだこと
を特徴とする（５）に記載の位置合わせ装置。
【００６８】（７）前記センサが前記光電検出器と光学
的に位置合わせされた位相板を含んだことを特徴とする
（６）に記載の位置合わせ装置。
【００６９】（８）前記位相板が水平間隔を隔てた複数
個のアパーチャを含んだことを特徴とする（７）に記載
の位置合わせ装置。
【００７０】（９）前記アパーチャの間隔が前記テスト
・パターン内の前記バーの間隔と等しいことを特徴とす
る（８）に記載の位置合わせ装置。
【００７１】（１０）前記プロセッサが前記光電検出器
によって検出された信号の周波数を判定し、それに応動
して信号を供給する装置を含んだことを特徴とする
（６）〜（９）に記載の位置合わせ装置。
【００７２】（１１）前記プロセッサが前記検出された
信号の前記周波数を前記テスト・パターンの空間周波数
と比較し、それに応動して前記修正されたタイミング信
号を供給することを特徴とする（１）〜（１０）に記載
の位置合わせ装置。
【００７３】（１２）前記第２軸内のキャリッジ・アセ
ンブリの位置を検出するための第２位置エンコーダを更
に含んだことを特徴とする（１）〜（１１）に記載の位
置合わせ装置。
【００７４】
【発明の効果】本発明は上記のように構成したので、多
色（例えば、４色，１６色，２５６色，フルカラー等）
のプリント及びプロッティングにおいて、多重インクジ
ェット・プリンタ／プロッタのペンの機械的な位置合わ
せ誤差によって生じる、Ｘ方向及びＹ方向のオフセット
が補正できる。また、キャリッジの速度、プラテンの湾
曲、及び／又はノズルからの噴霧状態などに起因する位
置合わせ誤差も補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の教示内容を組み入れた大型の熱インク
ジェット・プリンタ／プロッタの透視図である。
【図２】本発明のプリンタ／プロッタのキャリッジ・ア
センブリ、キャリッジ位置決め機構及び用紙位置決め機
構の透視図である。
【図３】本発明のプリンタで使用される媒体位置決めシ
ステムの簡略化された透視図である。
【図４】センサ・モジュールを示した本発明のキャリッ
ジ・アセンブリの右底部からの透視図である。
【図５】本発明の教示に従ってペンを位置合わせするた
めに利用されるテスト・パターンの拡大図である。
【図６】（ａ）は本発明の装置あるいは方法で使用され
るセンサ・モジュールの右前部からの透視図、（ｂ）は
同じく右後部からの透視図である。
【図７】外部ハウジング及び内部アセンブリを示すため
に部分的に分解されたセンサ・モジュールの右後部から
の透視図である。
【図８】部分的に分解された本発明のセンサ・モジュー
ルの内部アセンブリの右後部からの透視図である。
【図９】分解された本発明のセンサ・モジュールの光学
素子ホルダの右後部からの透視図である。
【図１０】本発明のセンサ・モジュールの光学部品の概
略図である。
【図１１】（ａ）は本発明のセンサ・モジュールの位相
板の上面図、（ｂ）は本発明の位置合わせ装置あるいは
方法で利用されるテスト・パターンのキャリッジ軸パタ
ーンを示した図、（ｃ）は本発明の位置合わせ装置ある
いは方法で利用されるテスト・パターンの媒体軸パター
ンを示した図である。
【図１２】キャリッジ走査軸に沿って移動するために媒
体の上方に位置決めされた第１、第２、第３及び第４の
インクジェット・カートリッジの正面図である。
【図１３】本発明の位置合わせ装置あるいは方法で利用
される電子回路の構成図である。
【図１４】キャリッジと媒体位置エンコーダの出力を示
すグラフである。
【図１５】本発明のサンプル・パルス発生器によって発
生されるサンプル・パルスを示した図である。
【図１６】本発明のセンサ・モジュールの出力を示した
図である。
【図１７】増幅・ろ波の後に本発明のセンサ・モジュー
ルの出力が表れる態様を示した図である。
【図１８】本発明のスレーブ・マイクロプロセッサ・コ
ントローラに入力されるデータを供給するために、増幅
・ろ波回路の出力がサンプリングされる態様を示したグ
ラフである。
【図１９】本発明において、各ペン・カートリッジの熱
インクジェット・ノズルの拡大底面図である。
【図２０】本発明において、速度と、プラテンの湾曲が
プリント画像に及ぼす作用に起因するオフセットを示し
た図（（ａ）〜（ｆ））である。
【図２１】湾曲したプラテン上方のノズルの拡大側面図
である。
【図２２】本発明のインクジェット・プリンタの実施例
におけるプリント画像遅延Ｂに対するキャリッジ速度を
示すグラフである。
【符号の説明】
２００ センサ・モジュール ３０２ 増幅・ろ波回路 ３０４ アナログ／ディジタル・コンバータ ３０６ スレーブ・マイクロプロセッサ・コントローラ ３０８ サンプル・パルス発生器回路 ３１０ キャリッジ位置エンコーダ ３１２ 媒体位置エンコーダ ３１４ マスタ制御・データ処理ユニット ３１６ ペン・キャリッジ・媒体軸サーボ制御機構 ３１８ ディジタル／アナログ変換器 ３２０ 光制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ４３Ｌ 13/00 Ｊ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多色インクジェット・プリンタ又はプロ
    ッタ用の多重インクジェット・プリントカートリッジの
    位置合わせ装置であって、 各々のカートリッジが電気信号の印加に応動してインク
    を噴射するようにされた複数個のノズルを有する、多重
    インクジェット・カートリッジを保持するためのキャリ
    ッジ・アセンブリと、 前記キャリッジ・アセンブリを第１軸内で移動するため
    の第１動力装置と、 走査軸である前記第１軸に対して横向きの、媒体軸であ
    る第２軸内でプリント媒体を移動するための第２動力装
    置と、 前記第１軸内のキャリッジ・アセンブリの位置を検出
    し、それに応動して位置エンコーダ信号を供給する第１
    位置エンコーダと、 タイミング信号に応動して前記インクジェット・カート
    リッジ内の前記ノズルが前記媒体上にインクを噴射して
    画像を作成するようにさせるための電気信号を供給する
    制御装置と、 前記画像を光学的に検出し、それに応動して検出された
    信号のセットを供給するセンサと、 前記位置エンコーダ信号に応動して前記検出された信号
    をサンプリングし、それに応動して修正されたタイミン
    グ信号を供給するプロセッサと、から構成されたことを
    特徴とする多重インクジェット・プリントカートリッジ
    の位置合わせ装置。
  2. 【請求項２】 多色インクジェット・プリンタ又はプロ
    ッタにおいて画像を表示を行うプリントカートリッジの
    位置合わせ方法において、 電気信号の印加に応動してインクを噴射するようにされ
    た複数個のノズルを各々が有する多重インクジェット・
    カートリッジを保持するためのキャリッジ・アセンブリ
    を設定するステップと、 前記キャリッジ・アセンブリを第１軸内で移動するステ
    ップと、 前記第１軸内でのキャリッジ・アセンブリの位置を検出
    し、それに応動して位置エンコーダ信号を供給するステ
    ップと、 タイミング信号に応動して前記ノズルが前記媒体上にイ
    ンクを噴射して画像を作成するようにさせるために電気
    信号を供給するステップと、 前記画像を光学的に検出し、それに応動して検出された
    信号のセットを供給するステップと、 前記位置エンコーダ信号に応動して前記検出された画像
    を光学的に検出し、それに応動して修正されたタイミン
    グ信号を供給するステップと、から成ることを特徴とす
    る多重インクジェット・プリントカートリッジの位置合
    わせ方法。
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